Penelitian tentang proses penyolderan baru logam berbeda pada paduan aluminium 6063/merahsambungan tembaga
Abstrak: Proses penyolderan baru dengan logam yang berbeda untuk sambungan paduan aluminium 6063/tembaga merah telah dikembangkan. Metode ini menggunakan kawat inti fluks seng-aluminium sebagai bahan las, menggabungkan karakteristik pengelasan TIG dan penyolderan, dan memiliki keuntungan berupa pengoperasian yang mudah dan efisiensi tinggi. Keterbasahan, kekuatan geser, dan struktur mikro sambungan dianalisis dengan membandingkannya dengan penyolderan tradisional di tungku. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses penyolderan baru dapat secara efektif mewujudkan pengelasan sambungan paduan aluminium 6063/tembaga merah, dan memperoleh kekuatan geser sambungan yang lebih tinggi, hingga 70,2 N/mm2.
Kata kunci: sambungan tembaga aluminium; penyolderan; kawat penyolderan inti fluks; logam pengisi aluminium seng.
Aluminium dan tembaga banyak digunakan dalam bidang-bidang seperti transmisi listrik, pertukaran panas, dan kebutuhan sehari-hari karena konduktivitas listrik dan termalnya yang baik. Dibandingkan dengan keduanya, konduktivitas listrik dan termal aluminium tidak sebaik tembaga.
Harga pasaran alumunium adalah 1/3 dari tembaga, dan massa jenis alumunium hanya 1/3 dari tembaga.
Tanpa mempertimbangkan sifat mekanis dan sifat elektrotermal, biaya bahan aluminium untuk komponen yang sama adalah 1/9 dari bahan tembaga. Oleh karena itu, orang menggunakan teknologi "mengganti aluminium dengan tembaga" di banyak industri untuk mengurangi biaya produksi, seperti persiapan perangkat mikroelektronik, peralatan energi, baterai kendaraan hibrida, dan baterai energi. Ada banyak cara untuk menghubungkan aluminium ke tembaga, mulai dari proses dan Mulai dari berbagai aspek seperti bahan, pengelasan fusi dan penyolderan dapat digunakan. Di antaranya, pengelasan fusi sambungan aluminium/tembaga memiliki efisiensi produksi yang tinggi dan bentuk yang indah, tetapi sambungannya getas, kekuatannya rendah, dan rentan retak; metode penyolderan dikontrol secara ketat. Di bawah premis peningkatan komposisi solder dan proses penyolderan, sambungan tembaga/aluminium dengan kinerja yang sangat baik dapat diperoleh. Oleh karena itu, penyolderan merupakan teknologi penyambungan tembaga-aluminium yang menjanjikan. Namun, efisiensi produksi yang rendah dari metode penyolderan tradisional merupakan hambatan untuk promosinya. Masalah besar.
Percobaan ini mengadopsi proses penyolderan baru, yakni menggunakan kawat penyolderan inti fluks sebagai material las, api sebagai sumber panas, serta metode operasi pengelasan busur argon tungsten, agar diperoleh penyambungan yang efisien antara sambungan paduan aluminium 6063/tembaga merah.
Bahan dan metode pengujian:
Bahan pelat uji yang digunakan dalam pengujian ini adalah paduan aluminium 6063 dan tembaga merah. Bahan soldernya adalah Zn75Al25 dan Zn92AI8, dua kawat las inti fluks seng-aluminium, dan solder inti padat seng-aluminium dengan komponen yang sesuai. Semua fluksnya adalah CsF-AlF, yang merupakan fluks non-korosif suhu sedang.
Dari analisis hasil pengujian, daya serap solder kawat las inti fluks pada paduan aluminium 6063 dan tembaga tidak jauh berbeda dengan daya serap solder yang menutupi fluks. Hal ini disebabkan oleh titik leleh paduan seng-aluminium yang lebih rendah. Setelah meleleh dengan cepat pada suhu tinggi, fluks mencair pada waktunya dan secara efektif menghilangkan oksida permukaan logam dasar, memastikan daya serap solder ke logam dasar. Dibandingkan dengan Zn92Al8, Zn75Al25 memiliki daya serap yang lebih baik baik pada pelat paduan aluminium 6063 maupun pelat tembaga. Keduanya dapat menyebar dengan baik pada paduan aluminium 6063. Namun, daya serap pada tembaga merah rata-rata. Area sebaran Zn75Al25 sekitar 50 mm, yang dapat diterima, sedangkan Zn92Al8 hanya sekitar 30 mm, yang dapat dengan mudah menyebabkan cacat selama las. Dapat dilihat bahwa seiring meningkatnya kandungan seng, daya serap solder pada tembaga menjadi lebih buruk. Hal ini karena selain tegangan permukaan, faktor yang mempengaruhi kebasahan antara solder cair dan logam dasar yang lebih penting adalah hubungan antara solder dan logam dasar. Elemen aluminium dan seng dalam solder akan berinteraksi satu sama lain. Logam dasar tembaga bereaksi membentuk senyawa intermetalik. Daya sebar solder seng-aluminium pada tembaga terkait dengan bentuk dan jumlah senyawa intermetalik yang dihasilkan. Ketika kandungan aluminium rendah, senyawa intermetalik tembaga-seng akan dihasilkan, yang memiliki titik leleh tinggi. Ketika terbentuk, mereka akan tumbuh di dendrit dan tunas, yang akan menghambat penyebaran solder cair.
Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa saat mematri sambungan paduan aluminium 6063/tembaga merah dengan solder yang berbeda, kekuatan geser sambungan yang diperoleh dengan proses mematri baru lebih besar daripada yang diperoleh dengan metode mematri api tradisional. Kekuatan geser sambungan yang diperoleh dengan menggunakan kawat mematri inti fluks Zn75Al25 adalah yang tertinggi, yaitu 70,20 N/mm2.
Dari analisis proses, ketika proses penyolderan tradisional digunakan untuk penyolderan tungku, logam pengisi penyolderan dan fluks diletakkan pada pelat uji terlebih dahulu. Setelah logam pengisi penyolderan dicairkan pada suhu tinggi, logam tersebut bergantung pada daya serapnya terhadap logam dasar untuk mengalir secara spontan ke dalam lapisan penyolderan guna menyelesaikan sambungan penyolderan. Selama proses ini, faktor-faktor seperti kualitas permukaan logam dasar, tingkat penempatan pelat uji, dan celah lapisan penyolderan semuanya akan memengaruhi kualitas pengelasan. Karena daya serap Zn92Al8 yang buruk pada tembaga, kekuatan geser sambungan hanya 26,96 N/mm, dan cacat seperti kurangnya fusi sebagian pada sambungan rentan terjadi. Proses penyolderan baru menggunakan pengisian kawat manual, yang mudah dioperasikan dan mirip dengan pengoperasian las busur argon dalam metode pengelasan fusi. Oleh karena itu, secara efektif dapat menghindari efek celah lapisan penyolderan dan efek lainnya, serta membentuk las yang montok dan indah. Karena pengisian kawat dan penambahan fluks dilakukan secara bersamaan, rasio solder dan fluks ditetapkan secara ilmiah, yang juga mengurangi cacat pengelasan yang disebabkan oleh pengoperasian yang tidak tepat. Oleh karena itu, dalam hal metode proses, proses penyolderan baru memiliki fleksibilitas, stabilitas, dan keandalan yang lebih baik daripada penyolderan tungku tradisional.
Dari analisis bahan penyolderan, kekuatan geser sambungan menggunakan solder Zn75Al25 lebih tinggi daripada solder Zn92Al8. Di satu sisi, ini karena kinerja pembasahan Zn75A125 pada paduan aluminium 6063 dan tembaga lebih baik daripada Zn92Al8. Selama pengelasan, solder lebih mudah mengalir dan basah di jahitan penyolderan; di sisi lain, kekuatan geser sambungan adalah manifestasi makroskopis dari struktur mikro jahitan penyolderan, dan diperlukan pengamatan dan analisis lebih lanjut terhadap struktur mikro sambungan.
Kesimpulan:
Untuk bahan solder dengan komposisi yang sama, sambungan paduan aluminium/tembaga 6063 yang diperoleh melalui proses penyolderan baru memiliki struktur yang lebih halus dan padat serta daya tahan geser yang lebih tinggi daripada sambungan yang disolder dalam tungku tradisional; bahan solder Zn78A122 pada tembaga dan aluminium Daya basah dan daya tahan geser sambungan lebih tinggi daripada sambungan solder Zn92AI8.
Struktur sambungan paduan aluminium/tembaga 6063 yang menggunakan proses penyolderan Zn75Al25 baru pada sisi aluminium dari lapisan penyolderan adalah distribusi jaringan putih dari endapan yang dibungkus dengan eutektik hitam (ax+zm); struktur pada sisi tembaga adalah senyawa antarmuka larutan padat tembaga-seng Aluminium, struktur z masif putih dan struktur dendritik, dan sisanya adalah sejumlah besar eutektik hitam (ax1+ zm).
Proses penyolderan baru dapat secara efektif mewujudkan pengelasan sambungan paduan aluminium 6063/tembaga merah, dengan pengoperasian yang mudah, efisiensi pengelasan yang tinggi, dan kekuatan geser sambungan yang tinggi, hingga 70,2 N/mm2.
